简述我国能源形势与可持续发展对策

编者按：2019年10月14日，武强院士在北京地质学会主办的“院士讲地质——地质资源与生态环境可持续发展高峰论坛”做特邀报告。报告分析了中国能源基本供给与消费的总体形势以及面临的问题，为解决能源与环境的矛盾，探索具有中国特色的能源可持续发展方案，在保护生态环境的前提下，以绿色发展为理念，提出了开源、节流等对策，打造煤炭工业升级版，保障能源的可持续发展。该报告对煤炭的绿色发展、地质勘查方向具有重要的指导作用。

关键词：能源形势;煤炭资源;主体能源;可再生能源;清洁能源;可持续发展;发展对策;绿色发展

中图分类号：X322;P621   文献标识码：A   文章编号：1007-1903（2019）04-0001-04

作者简介：

武強（1959- ），男，内蒙古呼和浩特市人，中国工程院院士。现任中国矿业大学（北京）教授，国家煤矿水害防治工程技术研究中心主任，国际矿山水协会（IMWA）副主席，国际矿山水协会（IMWA）中国国家委员会主席，国家煤矿安全监察局“水文地质”专家组组长，《Mine Water and the Environment》副主编，中国科学技术协会全国委员会委员，原国家安全生产监督管理总局技术委员会委员、中国煤炭学会和中国地质学会常务理事、中国地质学会矿山水防治与利用专业委员会主任等职。长期从事矿山水防治与资源化利用教学和科研工作，曾作为国务院特别重大透水事故调查专家组组长，先后负责了多次特别重大透水矿难现场抢险救援或调查研究工作，取得了多项重要成果。他出版中英文专著13部，发表学术论文300余篇，SCI检索60余篇，获国家科技进步二等奖3项，省部级一等奖10项，获美国、中国香港和国家授权发明专利50余项，国家授权软件著作权26项，主编国家技术标准和工具书多项。荣获中国首届十位“优秀博士后奖”“何梁何利基金科技奖”“李四光地质科技奖”“全国优秀教师”等。带领的科研团队入选教育部优秀创新团队和中国科协矿山安全团队。

Editor's note： On October 14， 2019， Wu Qiang， Academician of the Chinese Academy of Engineering， made a keynote report at the "Academician Talks on Geology—Summit Forum on Sustainable Development of Geological Resources and Ecological Environment" hosted by Beijing Geological Society. The report analyzes the overall situation and problems of China's basic energy supply and consumption， and explores the energy sustainable development plan with Chinese characteristics to solve the contradiction between energy and environment. The report proposes that we should build an upgraded version of the coal industry to ensure the sustainable development of energy on the premise of protecting the ecological environment and with the concept of green development， and puts forward the countermeasures such as open-source， saving and other measures. The report has an important guiding role in the green development of coal industry and the development direction of geological exploration in China.

Keywords： Energy situation; Coal resources; Main energy; Renewable energy; Clean energy; Sustainable development; Development countermeasure; Green development

非常高兴受邀参加地质资源与生态环境可持续发展高峰论坛，今天主要讲一下中国能源基本供给和消费的总体形势、面临的主要问题以及防治对策。

1 能源供给方面

目前在我国能够进行商业性大规模开发利用的一次性能源主要包括天然气、原油、水电、核电、风能、生物质、煤炭、地热能等。其中：

（1）天然气

根据国家能源局最新统计数字，2018年中国自产天然气为1500亿m3，消耗天然气2500亿m3，我国天然气对外依赖度首次突破40%，达到了44%。自产天然气（1500亿m3）折算成标准当量约1.8亿吨标准煤。

（2）原油

2018年我国自产原油不到1.9亿吨，消耗原油约6.4亿吨，原油对外依赖度超过70%。自产原油折合成标准煤约2.8亿吨。

（3）水电

由于青藏高原的隆起，中国水电资源非常丰富，按理论计算，中国水电可装机容量达7亿千瓦，由于青藏高原复杂的地貌条件，在技术上可行、经济上合理的水电可开发装机容量仅为4亿千瓦左右，截至2018年已经开发的水电装机容量已经达到了3.5亿千瓦，剩余的0.5亿千瓦左右的资源量尚未开发，这部分资源量主要集中在藏南的雅鲁藏布江，因其为国际性界流，容易引起国际争端，一直未能较充分地开发利用。

（4）核电

我国的核电技术是较先进的，据中国能源局报道，2018年中国核电装机容量为4400万千瓦，发电量为2900亿度电，折合成标准煤为0.357亿吨。在此状况下，核燃料放射性铀的对外依赖度已经高达80%。由于天然放射性铀资源的不足，将来核电的发展也是很受限制的。

（5）可再生能源

根据国家能源局数据，此方面共可折合成4亿吨标准煤，包括风能1.84亿千瓦（0.45亿吨标准煤），光伏发电1.75亿千瓦（0.22亿吨标准煤），生物质0.18亿千瓦（0.11亿吨标准煤），地热能（0.22亿吨标准煤），及其他能源如农村自产的植物秸秆、牛粪等（共3.0亿吨左右的标准煤），而实际并入国家电网的仅有约1亿吨标准煤。

以上5种能源共计约為10.52亿吨标准煤。

（6）煤炭

2018年我国煤炭自产量为36.8亿吨，折合标准煤为25.7亿吨。截至2018年底，中国一次能源结构中，煤炭占25.7亿吨标准煤，其他除煤炭之外的所有形式的能源之和为10.52亿吨标准煤，煤炭占比仍超过70%，其他能源占比不到30%。这是由我国能源资源禀赋特点所决定的。

当前，由于煤炭资源在具体的勘查、开发、利用过程中存在环境污染、生态损毁等问题，有人提出能源结构改革中应“去煤化”，这是不太符合我国能源基础现状的，不能满足我国目前日益增长的巨大能源需求。

2 能源消费方面

我国改革开放41年来，在经济建设、社会发展、人民生活水平提高等方面都取得了重大成就，当前我国GDP总量已经位居世界第二。由于我国人口众多，特别是存在巨大的农村人口，当前与其他国家相比，特别是农村地区的人民生活水平尚有待较大的提高。社会要发展，对能源的需求量也将会越来越大。当前我国每人每年消耗能源量与世界其他国家的差距较大，加拿大为11吨标准煤，美国为10吨左右，我们的邻国日本、韩国都在6吨左右，而我国每人每年的能源消耗量只有2.6吨标准煤，可见差距还是很明显的，存在相当大的提升空间。“十九大”报告中提出，2020年我国全面建成小康社会，2035年基本建成社会主义现代化，2050年全面建成社会主义现代化强国。到2050年时人均能耗很可能会翻倍，按当前能源结构推算，能源需求总量应为72.44亿吨标准煤。2018年我国能源自产量为36.22亿吨标准煤，但消耗量已经达到了46.4亿吨标准煤。可见，我国能源的供给与消费之间到目前已经存在较大的矛盾;此外我国当前还存在较大的环境、生态等方面的压力，土壤污染、大气污染、水污染，等等。另外，全球气候变化方面也存在着较大的减排压力，我国已对外承诺，到2030年我国非化学能源的比例将由当前的12%左右提高到20%。

因此，在实现国家宏伟发展目标的过程中，我国面临着能源支撑不足、生态环境保护和全球气候变化压力等多重约束问题。如何针对中国“缺油、少气、贫铀、相对富煤”的能源资源禀赋特征，在充分考虑生态环境和全球气候变化压力下，探索具有中国特色的能源可持续发展方案来解决宏伟发展目标与能源短缺和环境气候约束这些矛盾与冲突，是摆在我们面前亟待解决的重大挑战和课题。

3 对策

要解决上述矛盾和冲突，没有什么“灵丹妙药”，针对中国资源禀赋特点和能源利用现状，破解中国能源困局的关键在于开源与节流、打造中国主体能源——煤炭工业的升级版。

3.1 开源

（1）扩大煤层气、页岩气和致密砂岩气等非常规天然气的地面开发和井下抽采。

根据国家天然气“十三五”规划，2020年，页岩气产量力争达到300亿m3，煤层气地面抽采产量100亿m3。涪陵气田的页岩气、鄂尔多斯气田的致密砂岩气等，当前开发的势头都挺好。

（2）加快风能、太阳能、潮汐能、海洋能、生物质能（秸秆、粪便、市政垃圾、木材能源等）等可再生能源的开发力度。

2018年我国风能发电总装机容量已达1.84亿千瓦，太阳能发电总装机容量达1.75亿千瓦，两者之和相当于我国当前水电的总装机容量。但是由于管理、储电技术等方面的问题，存在大面积弃风、弃光，甚至弃水的现象，这一点是令人非常痛心的，尤其是弃水现象，使得四川重庆等地区丰富的水电得不到很好的利用，对这种廉价清洁的可再生能源造成巨大的浪费。这一问题可从完善管理方面加以改进，以挖掘可再生能源的利用潜力，同时应加强技术研究，改进技术以吸纳更多的不稳定电力进入国家电网。

（3）加大氢能等清洁能源的开发利用，特别是氢能燃料电池汽车和氢能燃料电池发电。

氢能利用目前主要存在三方面的问题，包括制氢、储运和利用。制氢的途径较多，煤制氢原料丰富，但碳排放是主要制约因素，且存在转化效率问题，同时我国也只是相对富煤，只占世界煤炭资源总量的12%左右，储量不及美国的一半，但产量已达美国的4倍。煤炭资源在世界上的分布也是很不均衡的。天然气制氢发电效率高，可达50%左右，比天然气燃气轮机发电效率高（为30%～35%），但原料也相对受限;太阳能、风能发电电解水制氢廉价，但技术有待提高，存在较大的潜力。

（4）可燃冰、干热岩等清洁能源的开发利用。

可燃冰是一种天然气水合物，是一种重要的能源补充。干热岩的储量是非常巨大的，根据国际上的统计，总储量是全球所有化石能源总量的30倍。但当前都处于试验阶段，存在着开采难度大、成本高等问题。我国在青海共和盆地深钻3705m，干热岩温度达到236℃，应用前景广阔。另外还有人造太阳等，我国中科院合肥所在人造太阳方面已取得了一些较好的成绩。

总体来看，以上各种能源都存在着方方面面的问题，尚不能作为我国主体能源。但是随着关键技术、核心技术的突破，成为主体能源是完全可能的。最典型的例子是美国页岩气的成功开发，使得美国从一个严重依赖能源进口的消费大国转变成一个能源输出国。

3.2 节流

（1）提高科技水平，降低单位GDP能耗。

根据2016年统计数据，单位GDP能耗（吨标煤/万美元）世界平均水平为2.6，发达国家为1.8，我国为3.7，差距明显。其原因一是因为我们的科技能力存在差距，二是因为产业发展水平有差距。

（2）地热资源的开发

埋深3km以下的致密热岩体称为干热岩，埋深200～3000m之间的为水热型地热能，埋深0～200m之间的称为浅层地热能。

建筑物的能耗约占我国总能耗的30%左右，以供暖制冷为主。占我国总能耗20%左右的建筑物供暖制冷所用的高品位能源可用地热能替代。没必要用燃烧温度可达800℃～1000℃的煤炭、天然气等高品位能源来满足仅需50℃～60℃水循环即可的供暖需求。这是能源的极大浪费，完全可以利用热泵技术采用随处都有的、廉价的、清洁的浅层地热能来替代。

（3）光伏建筑一体化

这是一种将太阳能发电产品集成到建筑上的技术。不仅将建筑物作为光伏方阵载体，还可将光伏组件作为建筑物材料，真正打造低碳、节能、环保的绿色建筑，应用前景非常广阔。

3.3 打造煤炭工业的升级版

煤炭是我国的主体能源，这是由我国的自然基础条件所决定的。煤炭工业在我国虽不是朝阳产业，但也绝非夕阳产业。煤炭资源在保障我国能源安全、稳定供给方面意义重大，但站在科学立场审视，煤炭资源与其他矿产资源一样，在其勘探、开发、消费利用过程中确实存在着一系列诸如绿色化、安全化、职业健康、回采率、清洁化、低碳化等科学问题与工程难题，需要改造与提升。

4 结论

（1）中国是能源资源消耗大国，供给与消费之间存在较大的矛盾，非常规天然气、可再生能源、清洁能源等新能源的出现，短期内难以解决供给与消费的矛盾，煤炭资源仍为我国主体能源。

（2）为保障煤炭资源的可持续发展，首先应解决煤炭资源在地质勘查、开发、利用過程中存在的环境污染、生态损毁等技术难题，在充分考虑生态环境和全球气候变化压力下，探索具有中国特色的能源可持续发展方案，解决宏伟发展目标与能源短缺和环境气候约束这些矛盾与冲突。

（3）为解决能源与环境的矛盾，应在保护生态环境的前提下，以绿色发展为理念，提出开源、节流等对策，扩大煤层气、页岩气和致密砂岩气等非常规天然气的地面开发和井下抽采，加快风能、太阳能、潮汐能等可再生能源的开发力度，加大氢能、可燃冰、干热岩等清洁能源的开发利用，打造煤炭工业升级版。